資料型態和變數

[FrankDJWu參與者]

轉載自廖雪峰的官方網站

資料型態

電腦顧名思義就是可以做數學計算的機器，因此，電腦程式理所當然地可以處理各種數值。但是，電腦能處理的遠不止數值，還可以處理文本、圖形、音訊、視頻、網頁等各種各樣的資料，不同的資料，需要定義不同的資料型態。在Python中，能夠直接處理的資料型態有以下幾種：

整數

Python可以處理任意大小的整數，當然包括負整數，在程式中的表示方法和數學上的寫法一模一樣，例如：1，100，-8080，0，等等。
電腦由於使用二進位，所以，有時候用十六進位表示整數比較方便，十六進位用0x首碼和0-9，a-f表示，例如：0xff00，0xa5b4c3d2，等等。

浮點數

浮點數也就是小數，之所以稱為浮點數，是因為按照科學記數法表示時，一個浮點數的小數點位置是可變的，比如，1.23×109和12.3×108是完全相等的。浮點數可以用數學寫法，如1.23，3.14，-9.01，等等。但是對於很大或很小的浮點數，就必須用科學計數法表示，把10用e替代，1.23×109就是1.23e9，或者12.3e8，0.000012可以寫成1.2e-5，等等。
整數和浮點數在電腦內部存儲的方式是不同的，整數運算永遠是精確的（除法難道也是精確的？是的！），而浮點數運算則可能會有四捨五入的誤差。

字串

字串是以單引號’或雙引號”括起來的任意文本，比如’abc’，”xyz”等等。請注意，”或””本身只是一種表示方式，不是字串的一部分，因此，字串’abc’只有a，b，c這3個字元。如果’本身也是一個字元，那就可以用””括起來，比如”I’m OK”包含的字元是I，’，m，空格，O，K這6個字元。

如果字串內部既包含’又包含”怎麼辦？可以用轉義字元\來標識，比如：
‘I\’m \”OK\”!’

表示的字串內容是：
I’m “OK”!

轉義字元\可以轉義很多字元，比如\n表示換行，\t表示定位字元，字元\本身也要轉義，所以\\表示的字元就是\，可以在Python的互動式命令列用print()列印字串看看：
>>> print(‘I\’m ok.’)
I’m ok.
>>> print(‘I\’m learning\nPython.’)
I’m learning
Python.
>>> print(‘\\\n\\’)
\
\

如果字串裡面有很多字元都需要轉義，就需要加很多\，為了簡化，Python還允許用r”表示”內部的字串預設不轉義，可以自己試試：

>>> print(‘\\\t\\’)
\ \
>>> print(r’\\\t\\’)
\\\t\\

如果字串內部有很多換行，用\n寫在一行裡不好閱讀，為了簡化，Python允許用”’…”’的格式表示多行內容，可以自己試試：

>>> print(”’line1
line2
line3”’)
line1
line2
line3

布林值

布林值和布林代數的表示完全一致，一個布林值只有True、False兩種值，要麼是True，要麼是False，在Python中，可以直接用True、False表示布林值（請注意大小寫），也可以通過布耳運算計算出來：

>>> True
True
>>> False
False
>>> 3 > 2
True
>>> 3 > 5
False

布林值可以用and、or和not運算。
and運算是與運算，只有所有都為True，and運算結果才是True：
>>> True and True
True
>>> True and False
False
>>> False and False
False
>>> 5 > 3 and 3 > 1
True

or運算是或運算，只要其中有一個為True，or運算結果就是True：
>>> True or True
True
>>> True or False
True
>>> False or False
False
>>> 5 > 3 or 1 > 3
True

not運算是非運算，它是一個單目運算子，把True變成False，False變成True：
>>> not True
False
>>> not False
True
>>> not 1 > 2
True

布林值經常用在條件判斷中，比如：
if age >= 18:
print(‘adult’)
else:
print(‘teenager’)

空值

空值是Python裡一個特殊的值，用None表示。None不能理解為0，因為0是有意義的，而None是一個特殊的空值。
此外，Python還提供了清單、字典等多種資料型態，還允許創建自訂資料型態，我們後面會繼續講到。

變數

變數的概念基本上和初中代數的方程變數是一致的，只是在電腦程式中，變數不僅可以是數位，還可以是任意資料型態。
變數在程式中就是用一個變數名表示了，變數名必須是大小寫英文、數位和_的組合，且不能用數位開頭，比如：
a = 1
變數a是一個整數。
t_007 = ‘T007’
變數t_007是一個字串。
Answer = True
變數Answer是一個布林值True。
在Python中，等號=是設定陳述式，可以把任意資料型態賦值給變數，同一個變數可以反復賦值，而且可以是不同型態的變數，例如：

a = 123 # a是整數
print(a)
a = ‘ABC’ # a變為字串
print(a)

這種變數本身型態不固定的語言稱之為動態語言，與之對應的是靜態語言。靜態語言在定義變數時必須指定變數型態，如果賦值的時候型態不匹配，就會報錯。例如Java是靜態語言，設定陳述式如下（// 表示注釋）：

int a = 123; // a是整數型態變數
a = “ABC”; // 錯誤：不能把字串賦給整型變數

和靜態語言相比，動態語言更靈活，就是這個原因。
請不要把設定陳述式的等號等同於數學的等號。比如下面的代碼：
x = 10
x = x + 2
如果從數學上理解x = x + 2那無論如何是不成立的，在程式中，設定陳述式先計算右側的運算式x + 2，得到結果12，再賦給變數x。由於x之前的值是10，重新賦值後，x的值變成12。

最後，理解變數在電腦記憶體中的表示也非常重要。當我們寫：
a = ‘ABC’
時，Python解譯器幹了兩件事情：
在記憶體中創建了一個’ABC’的字串；
在記憶體中創建了一個名為a的變數，並把它指向’ABC’。
也可以把一個變數a賦值給另一個變數b，這個操作實際上是把變數b指向變數a所指向的資料，例如下面的代碼：

a = ‘ABC’
b = a
a = ‘XYZ’
print(b)

最後一行列印出變數b的內容到底是’ABC’呢還是’XYZ’？如果從數學意義上理解，就會錯誤地得出b和a相同，也應該是’XYZ’，但實際上b的值是’ABC’，讓我們一行一行地執行代碼，就可以看到到底發生了什麼事：
執行a = ‘ABC’，解譯器創建了字串’ABC’和變數a，並把a指向’ABC’：

執行b = a，解譯器創建了變數b，並把b指向a指向的字串’ABC’：

執行a = ‘XYZ’，解譯器創建了字串’XYZ’，並把a的指向改為’XYZ’，但b並沒有更改：

所以，最後列印變數b的結果自然是’ABC’了。

常數

所謂常數就是不能變的變數，比如常用的數學常數π就是一個常數。在Python中，通常用全部大寫的變數名表示常數：

PI = 3.14159265359

但事實上PI仍然是一個變數，Python根本沒有任何機制保證PI不會被改變，所以，用全部大寫的變數名表示常數只是一個習慣上的用法，如果你一定要改變變數PI的值，也沒人能攔住你。

最後解釋一下整數的除法為什麼也是精確的。在Python中，有兩種除法，一種除法是/：
>>> 10 / 3
3.3333333333333335
/除法計算結果是浮點數，即使是兩個整數恰好整除，結果也是浮點數：
>>> 9 / 3
3.0
還有一種除法是// (DIV)，稱為地板除，兩個整數的除法仍然是整數：

>>> 10 // 3
3

你沒有看錯，整數的地板除//永遠是整數，即使除不盡。要做精確的除法，使用/就可以。
因為//除法只取結果的整數部分，所以Python還提供一個餘數運算(MOD)，可以得到兩個整數相除的餘數：

>>> 10 % 3
1

無論整數做//除法還是取餘數，結果永遠是整數，所以，整數運算結果永遠是精確的。

小結

Python支援多種資料型態，在電腦內部，可以把任何資料都看成一個“物件”，而變數就是在程式中用來指向這些資料物件的，對變數賦值就是把資料和變數給關聯起來。
注意：Python的整數沒有大小限制，而某些語言的整數根據其存儲長度是有大小限制的，例如Java對32位元整數的範圍限制在-2147483648-2147483647。
Python的浮點數也沒有大小限制，但是超出一定範圍就直接表示為inf（無限大）。

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